Jak zwiększyć prędkość zapisu w urządzeniach USB

Przeglądając sobie FAQ dotyczący urządzeń USB natknąłem się na punkt, który opisywał parametr max_sectors . Niby nic wielkiego, w linux'ie jest przecie pełno przeróżnych opcji, przy pomocy których jesteśmy w stanie zmienić szereg aspektów pracy naszego systemu operacyjnego. Rzecz w tym, że parametr max_sectors potrafi nawet dość znacznie poprawić wydajność urządzeń USB, w tym tych wszystkich pendrive'ach, w których prędkość zapisu pozostawia wiele do życzenia. W tym wpisie postaramy się nieco dostosować ten parametr, tak by przyśpieszyć transfer kopiowanych plików.

Dlaczego max_sectors jest w stanie zwiększyć prędkość zapisu

Każde urządzenie, które jest w stanie przechowywać jakieś informacje, zapisuje lub odczytuje je w określonych porcjach. W przypadku pendrive mamy do czynienia z sektorami 512-bajtowymi. Gdyby system odczytywał porcje 512-bajtowe, transfer by był koszmarnie wolny. Dlatego system stara się czytać określoną ilość takich sektorów. Im jest ona większa, tym więcej danych można przesłać w jednostce czasu. Parametr max_sectors domyślnie przyjmuje wartość 240 . Zatem w jednym żądaniu, system jest w stanie przesłać 120KiB danych.

W przypadku nowych urządzeń, w szczególności tych opartych o interfejsy USB3, ta wartość może okazać się zbyt niska, przez co osiągnięcie pełnej prędkości zapisu lub odczytu może nie być możliwe. Dlatego też jeśli naszym zdaniem prędkość zapisu posiadanego przez nas urządzenia USB odbiega od jego parametrów technicznych, to niekoniecznie powinniśmy od razu obwiniać za to samego producenta sprzętu. Być może dostosowanie parametru max_sectors załatwi sprawę.

Dostosowanie parametru max_sectors

Nie wszystkie urządzenia posiadają parametr max_sectors . Natomiast wartość tych, które go mają, może się znacznie różnić. Przede wszystkim, sprawdźmy czy nasz pendrive ma ten parametr. Wsadzamy nośnik do portu USB i sprawdzamy co zostanie zwrócone po wydaniu tego poniższego polecenia w terminalu (pamiętajmy o dostosowaniu sdb):

# cat /sys/block/sdb/device/max_sectors
240

W tym przypadku mamy standardową wartość, czyli 240 sektorów. Czy to dużo czy mało, to trzeba ustalić przeprowadzając kilka testów. Same testy polegają na mierzeniu czasu zapisu (ewentualnie odczytu) danych na pendrive przy pomocy dd . Poniżej przykładowa linijka:

$ time sh -c "dd if=/dev/zero of=/media/morfik/sdb1-usb-Kingston_DT_101_/01 bs=1M count=1024 && sync"

To powyższe polecenie sprawdzi czas zapisu ciągu zer o długości 1GiB. Tak uzyskamy punkt odniesienia w stosunku do wartości domyślnych parametru max_sectors . Mając prędkość zapisu oraz czas, możemy zmienić ten parametr przy pomocy tego poniższego polecenia:

# echo 2048 > /sys/block/sdb/device/max_sectors

Ważne jest by wartość była wielokrotnością 8 lub 16, odpowiednio dla systemów 32 i 64-bitowych. Nie ma też górnego limitu i możemy tutaj ustawić sobie dowolną wartość. Z tym, że nie ma sensu ustawiać więcej niż 2048 . Tak czy inaczej poniżej jest test, który porównał wartości 64, 240, 2048 i 32678:

 5.1 MB/s       0.00s user 2.51s system 1% cpu 3:32.19 total
 8.4 MB/s       0.00s user 2.38s system 1% cpu 2:11.17 total
10.2 MB/s       0.00s user 2.49s system 2% cpu 1:48.32 total
 9.6 MB/s       0.00s user 2.34s system 2% cpu 1:54.42 total

Prędkość zapisu dla tego pendrive w standardowych warunkach waha się w granicach 8M/s. Po przestawieniu max_sectors na 2048, prędkość zapisu skoczyła do ponad 10M/s. Jest zatem dość spora różnica, bo prawie 2M/s, a to piechotą nie chodzi.

Reguła dla udev'a

Powyższe ustawienia są jedynie tymczasowe i znikną po tym jak odłączymy pendrive od portu USB. By parametr max_sectors domyślnie przybrał wartość 2048, musimy pokusić się o napisanie reguły dla udev'a. Tworzymy wobec tego plik 90-pendrive-max-sectors.rules w katalogu /etc/udev/rules.d/ i dodajemy w nim tę poniższą treść:

KERNEL=="sd?", SUBSYSTEMS=="usb", DRIVERS=="usb-storage" \
     RUN+="/bin/sh -c 'echo 2048 > /sys/block/%k/device/max_sectors'"

Trzeba jednak mieć na względzie, że ta reguła przestawi parametr max_sectors wszystkim urządzeniom USB, co nie zawsze jest pożądane. Możemy ograniczyć jej zakres przez przepisanie jedynie wartości domyślnej, która wynosi 240 . W ten sposób tylko pewne określone urządzenia będą miały ustawiane tę większą wartość, co powinno uchronić nas przed negatywnymi skutkami w pewnych bardzo specyficznych sytuacjach. Dlatego lepszym wyborem jest dodanie tej reguły:

KERNEL=="sd?", SUBSYSTEMS=="scsi", DRIVERS=="sd", ATTRS{max_sectors}=="240" \
      RUN+="/bin/sh -c 'echo 2048 > /sys/block/%k/device/max_sectors'"

Zapisujemy plik i przeładowujemy bazę udeva przy pomocy:

# udevadm config --reload

Odłączamy jeszcze urządzenie od komputera i wsadzamy je ponownie, by sprawdzić czy faktycznie parametr max_sectors został przepisany z powodzeniem.